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Verfahren zur Herstellung von Kohlegrießmikrofonen Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kohlegrießmikrofonen und bezweckt, deren
mikrofonische Eigenschaften durch das neue Verfahren zu verbessern. Derartige Kohlegrießmikro.fone,
idie vorzugsweise für Fernsprechapparate verwendet werden, besitzen eine Kammer,
die mit Kohlegrieß aufgefüllt ist und durch eine Membran abgeschlossen wird. über
Membran- und Festelektrode, die aus Kohle besteben, erfolgt die Stromzuführung zum
Kohlegrieß.
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Es ist bekannt, daß der Mikrofoneffekt nicht allein auf dem Kontakt-Strommenge-Effekt
des sich durch die schwingende Membran ändernden Kontaktdruckes der miteinander
in Berührung stehenden Kohl.egrießkörner beruht, sondern es treten auch noch Oberflächeneffekte
am Kohlegreß auf. Für das Zustandekommen dieser Oberflächeneffekte spielt die Art
der Verunreinigungen eine erhebliche Rolle, die als Spurenelemente in der Kohle
vorhanden sind. Die elektrische Leitfähigkeit in der Oberflächenschicht wird nämlich
durch die Art und Anzahl der an den Kohlenstoff angelagerten Fremdatome bestimmt.
Auch die Kristallgröße und Kristallbaufehler des Kohlenstoffes werden durch die
angelagerten Fremdatome beeinflußt. Bekanntlich suchen sich die Kohlenstoffatome
bei der Molekülbildung in Sechsecknetzen zu ordnen, um so schließlich das Graphitgitter
zu bilden. Bei der Verkokung der organischen Bindemittel, wie Pech, Teer u. dgl.,
die mit den einzelnen Kohlenstoffmolekülen gemischt sind, werden bei steigender
Temperatur die randständigen Fremdatome abgetrieben. Je länger die Glühbehandlung
fortgesetzt, und je höher die Glühtemperatur ist, nehmen die Kohlenstoffmoleküle
des
Netzgebildes immer mehr die Ordnung des Graphitgitters an. Bei etwa 1300'
C sind .die randständigen Wasserstoffatome bis auf geringe Reste verschwunden, und
das seitliche Vergrößern 11e1 Sechsecknetze ist weitgehend fortgeschritten. Nur
an denn Rändern dieser Makromoleküle sind noch freie Kohlensto£fvalenzen vorhanden,
über die Bindungen mit anderen Atomen eingegangen werden können. Je weiter die Graphitbildung
fortgeschritten ist, bei der eine Anlagerung von Fremdatomen nicht mehr möglich
ist, um so geringer wird der angestrebte Mikrofoneffekt. Aus diesem Grunde ist Elektrographit
trotz seiner hervorragenden elektrischen Leitfähigkeit für Mikrofone ungeeignet.
Für Mikrofone muß daher eine Kunstkohle verwendet werden, bei der die Verkokungstemperatur
und -die Verkokungsdauer so gewählt sind, daß in der Oberflächenschicht noch freie
Kohlenstoffvalenzen vorhanden sind, d. h., bei der ,die Kohlenstoffatome sich noch
nicht vollständig zum Graphitgitter geordnet haben.
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Da nun die Kohlekörner des Mikrofongrießes nicht nur miteinander iin
Berührung stehen, sondern auch mit den Stromzuführungse Elektroden, ist auch die
Oberflächenschicht dieser Kohlekörper an dem Zustandekommen des Mikrofoneffektes
beteiligt. Bisher hat man dieser Tatsache keine Bedeutung beigemessen und sich begnügt,
eine elektrisch gut leitende Kohle für Membrane und Festelektrode zu verwenden.
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Die Erfindung liegt nun in der neuen Erkenntnis, daß, bei Verwendung
des gleichen Kohlegrießes ein Lautstärkegewinn des Mikrofons von mindestens einem
Zehntel Neper gegenüber den Mikrofonen, :deren Membran und Festelektrode in üblicher
Weise hergestellt sind, erreicht werden kann, wenn die mit dem Kohlegrieß in Berührung
stehenden Kohlekörper in ihrer Oberflächenschicht die für das Zustandekommen des
Mikrofoneffektes maßgebenden Fremdatome enthalten. Erreicht wird dieser Vorteil
nach der Erfindung dadurch, daß die zur Stromzuführung dienenden Kunstkohlekörper,
wie Mem:branelektrode und Festelektrode, die nach einem bei der Kunstkohleherstellung
üblichen Verfahren gewonnen sind, einer Nachbehandlung unterworfen werden, bei der
die Kohlekörper unter Schutzgas bei einer Temperatur von 80o bis iaoo ° C in Gegenwart
von Metall-; Mctametall- oder Metalloiddämpfen geglüht werden. Durch die Glühnachbehandlung
wird hierbei nicht nur die Oberflächenschicht für die Erhöhung des Mikrofoneffektes
formiert, sondern auch gleichzeitig die elektrische Leitfähigkeit des nachbehandelten
Kohlekörpers verbessert, da bei dieser Glühbehandlung -im Innern des Kohlekörpers
eine Überbrückung der Korngrenzen stattfindet.
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Nach dem Verfahren werden die zu behandelnden Kohlekörper, wie Membran
und Festelektrode, in einen Behälter eingesetzt und in einem Glühofen unter Schutzgas
bei einer Temperatur von etwa iooo ° C geglüht. Als Schutzgas wird hierbei vorzugsweise
das chemisch inerte Argongas verwendet. Um im Schutzgas die notwendigen Metalldämpfe
bzw. Metalloi-datmosphäre zu erzeugen, werden Metalle oder organische Metallsalze
gleichzeitig mit in den Ofen eingesetzt und das Schutzgas über das glühende Metall
geleitet. Zweckmäßig verwendet man als Metall hierbei Aluminium oder Antimon. Die
Behandlungsdauer richtet sich nach der jeweils verwendeten Kunstkohle und muß von
Fall zu Fall durch Versuche ermittelt werden. Im allgemeinen genügt hierbei eine
Behandlungsdauer von i Stunde, wenn,die Glühung bei einer Temperatur von etwa i
ooo ° C erfolgt und Antimon für die Dotierung von Fremdatomen in der Oberflächenschicht
benutzt wird. Erwähnt sei, d.aß dieses Verfahren auch besonders für Mikrofone geeignet
ist, bei denen Metallmembranen mit eingesetzten Kohleelektroden benutzt werden,
da sich die in die Metallmembran einzusetzende Kohleelektrode nach dem beschriebenen
Verfahren sehr leicht behandeln läßt. Verwendet man dagegen Kohlemembranen, bei
denen die Gegenelektrode mit angepreßt ist, so macht die nachträgliche Glühbehandlung
dieser Kohlemembran mit ihrer Gegenelektrode Schwierigkeiten, da die Kohlemembranen
im Glühofen für die Nachbehandlung in eine Vorrichtung eingesetzt werden müssen,
damit sie sich beim Glühen nicht verziehen. Eine Verbesserung des Mikrofons tritt
bereits ein, wenn man sich bei der Nachbehandlung nur auf den becherförmigen Kahlekörper
beschränkt und eine Kohlemembran mit der üblichen angepreßten Kohleelektrode verwendet.